操作系统课程设计-文件系统目录管理.docx

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1、操作系统课程设计-文件系统目 录治理 扩展名：3个字节（可执行文件扩展名为混新目录没有扩展名）； 目录、文件属性：1字节； 文件长度：2字节（目录没有长度，字节数）. 地址：直接地址项1个，一级索引项1个； 预留1字节1.1.2 根目录根目录位置固定，占用磁盘2块，大小固定，共16项，占用模拟磁盘第1、2块;1.1.3 子目录位置不固定，大小不固定（至少建立一级子目录，最好支持多级子目录）.1.1.4 磁盘分配 磁盘的分配采用混合索引结构的分配方式.系统采用成组链接法记录磁盘空间的使 用情况. 空闲块每组登记10个空闲块,专用块占用第0块. 索引块中每个盘块号占用4字节,登记32块文件说明信息

2、 直接地址项1文性信息图2文件系统目录映射方式图2-2文件块的分配246号2.4用户接口用户接口提供用户接口操作命令,要求实现以下命令：(1)创立目录：mkdir dirname在当前目录下建立子目录,假设有同名文件夹存在或目录已满,那么程序进行提 示，并拒绝创立.(2)删除目录：rmdir dirname在删除目录前,系统要求用户进行确认删除(3)显示当前目录下信息：1s输入1s命令后,系统会显示当前目录下所有子目录和文件的信息,包括文件名,文件 类型等信息(4)改变当前目录：cd dirname通过该命令可改变当前目录,进入上级目录或下级子目录(5)创立文件：create filename

3、在目录下创立一个文本文件文件2.5屏幕显示屏幕显示要求包括：(1)用户命令接口,用于系统运行时用户输入命令；磁盘目录显示,要求显示磁盘的树型目录结构；磁盘使用情况,显示磁盘每一个磁盘块的空间是否空闲.第三章详细设计1程序功能模块图文件系统提供的目录操作有建立目录(mkdir)、删除目录(皿曲)、显示目录下内容(Is)、 改变当前目录?办、创立文件(create).可以通过键盘输入命令来模拟文件的操作.通过exit命 令退出程序.图31模拟文件系统模块图2实体关系图图3-2实体关系图命令效劳使得用户能够输入命令，在需要时提供命令的帮助.同时能够分析命令，调用 相应的命令模块对模拟磁盘、磁盘空间分

4、配表、文件表、翻开文件表进行操作.磁盘空间分配表记录模拟磁盘的使用情况.文件表记录文件的信息和在磁盘里的位置等信息.打 开 文件表记录已翻开的文件,对应文件表中的文件信息,和文件表里的文件节点类似,记录了 文件在模拟磁盘中的信息.3数据流图图3-3敷据布图图3-3敷据布图4数据结构设计通过分析课程设计要求,具体设计出如下数据结构:(1)定义常量constconstchar* FilePath = C:myfiles;constconstintBlockSize = 512; 盘块大小constintBlockCount = 128; 盘块数constintDiskSize = BlockSiz

5、e*BlockCount; 磁盘大小constintBlockFcbCount= BlockSize/sizeof (FCB); 目录文件的最多 FCB 数通过定义常量确定模拟文件系统磁盘的路径，以及文件块的大小,盘块数，以及分配 的磁盘大小和目录文件的最多文件限制块0八8)数目.(2)文件限制块结构体定义struct FCB 文件限制块char fnameE16; 文件名char type; 文件类型int size; 文件大小int fatherBlockNum; 父目录块号int currentBlockNum; 当前的盘块void chushihuaO(strcpy(fname, 0)

6、;type = NULL;size =0;fatherBlockNum = currentBlockNum = 0;);通过结构体类型定义了文件限制块，文件限制块包括文件名，文件类型，文件大小，父 目录块号，以及当前盘块,并且对文件限制块进行了初始化操作.文件限制块用来对文 件进 行治理.(3)目录文件结构struct dirFile(struct FCB fcbBlockFcbCount;void init (int _FatherBlockNum, int _CurrentBlockNum, char *name) 父块 号，当前块号，目录名(strcpy (fcb0. fname, na

7、me); 本身的 FCBfcb 0. fatherBlockNum=_FatherBlockNum;fcb 0. currentBlockNum=_CurrentBlockNum;fcb 0. type=DIRECTORY; 标记目录文件for (int i=l;iBlockFcbCount;i+) fcbEi, fatherB 1 ockNum=_CurrentB 1 ockNum; 标记为子项fcbi. type=NULL; / 标记为空白项)；该结构体定义了目录文件结构，目录文件采用现8结构体数组方式进行组织治理，用 来 存储新创立的目录,把目录的相关信息保存在文件限制块结构体中.(4)

8、磁盘结构体定义struct DISKint FAT1BlockCount;/FAT1int FAT2BlockCount;/FAT2struct dirFile root;根目录char dataBlockCount-3BlockSize;void format ()(memset (FAT1, 0, BlockCount); /FAT1memset (FAT2, 0, BlockCount);/FAT2FATl0=FATll=FATl2=-2; /0, 1,2 盘块号依次代表 FAT1, FAT2,根目录 区FAT2 0 =FAT2 1 =FAT2 2 =-2; /FAT 作备份root.

9、init(2, 2, C:);根目录区memset (data, 0, sizeof (data);/ 数据区);用文件模拟磁盘.要求模拟系统存在两块硬盘： 用一个文件FAT1模拟磁盘c 磁盘的每个盘块512字节,模拟磁盘共有128块. 磁盘中第0块存放专用块内容，第1、2块存放根目录，其余存放子目录和文件.5程序流程图5.1建立文件目录(mkdir)程序流程图申谙磁盘空间文件治理系统5.2删除文件目录（rmdir濯序流程图开始查询翻开文件表删除翻开文件表 中该文件条目图3-5 rmdir程序流程图第四章程序运行与测试1程序运行主界面除除怕“子晶再录下信.定 内牵节箭目录Ldimanic Cd

10、liname Ldlpna.vnc Cdliname BSE二、新洋文李I丈、作q卜、Debu籽、 ulu.cic家冶 EkdixIs cd.匚用IS H七号CF1 度口日.加载焚件系纺成E副1号1聚作图4-1程序主界面2用mkdir dirname命令创立子目录口载文件系统成功,可以进行操作：Mikd 11 myf i Ls图4-2 mkdir命令运行结果3用Is命令显示当前目录下信息图4-3 Is命令运行结果4用rmdir dirname命令删除子目录通过执行该命令可以看到,假设删除的子目录不存在,系统将给出提示.W ： Xis Lij/f ils roroject 文件夹考目录下共1 有

11、0个文本文件,2个文件夹fc ： Xind ir myf i le s当前目录下不存在该子目录?fC ： M*ndir myf ils修目录下共有0个文本文件.1个文件夹图4-4 rmdir命令运行结果5用cd dirname命令改名当前目录通过该图可看到当前目录已从C:变为C:project,命令执行成功p 15Project 文件夹.*目录下共有0个文本文件,1个文件夹C=cd projectC: projectX图4-5 cd命令运行结果t： Xcd projectC - Xpio J e c t 5 1* e at： e q： IFC - Xprojec t Xis,工 文本文件.除目

12、录卜共有1个文本文件,0个文件夹图4-6在子目录下创立文件第五章课程设计总结通过本次的课程设计,使我能够正确运用操作系统课程中所学的根本理论和知识，加 深了对文件系统根本概念的理解，以及磁盘文件系统的文件操作.还有让我感受挺深的是 对软件工程方法的应用.设计一个软件,先要做好需求分析,这一点很重要,如果没有分 析 好需求,到软件设计的最后,发现所做的功能不符合要求,那么一切都得重做,前面所 有的 努力都付诸东流.还有比较重要的是，写好E-R图,至少画出语境级的数据流图，以 及仔细 画好程流程图.在程序设计的开始，由于分析工作做得不够深入和细致,吃了点小 苦头.对 于这样一个小设计来说,都会吃苦

13、头,要是大工程更是无法想像,有可能会工程 失败.以后 得增强对软件工程的学习.另外在运用C语言的时候,感觉有点生疏,在组织 语言时时而出 错,在编程和调试的过程中,经常会出现意想不到的问题,并非每个问题都 可以从相关资料 中找到解决方法,有些问题是无法预料到的,这就需要通过自己理性的分 析得出问题的解 决方案.在设计过程中，查询了不少相关资料，不断的发现问题、提出问题、解决问题.在对己所编写的源程序段的纠错的过程中,使我更好的理解了操作系统中文件系统的理论知 识, 同时在编程时用到了模块化的设计思想,这种编程方法可以使我们的编程变的更简单，可 以使我们的查错与纠错变的更方便.总的来说通过这次的

14、设计的学习使我学到了很多在 平 时的学习中学不到的很多东西,通过这次课程设计,使我对操作系统和编程产生兴趣，我想 我会在这条路上继续前进下去.我相信,只要不断的严格要求自己,注意培养自己的 思维水 平,就一定会有更大更辉煌的开展和提升.附录I参考文献1张尧学等编著.计算机操作系统教程.北京：清华大学出版社,2006.02汤子瀛等编 著.计算机操作系统.西安：西安电子科技出版社,1996.12陈向群编著.操作系统教 程.北京：北京大学出版社,2007.01罗宇等编著.操作系统课程设计.北京：机械工业出版社,2005.9附录11程序清单#include #include tfinclude # i

15、nclude using namespace std;define GENERAL 1 普通文件# define DIRECTORY 2 目录文件define NULL 0 空文件 struct FCB 文件限制块char fname16; 文件名char type; 文件类型int size; 文件大小int fatherBlockNum; 父目录块号 int currentBlockNum; 当前的盘块 void chushihuaOstrcpy(fname, 0);type = NULL;size =0;fatherBlockNum = currentB1ockNum = 0;)；定义常

16、量 const char* FilePath 二const int BlockSizeconst int BlockSize512; 盘块大小const int 0PEN_MAX = 5; 多的文件数const int 0PEN_MAX = 5; 多的文件数能翻开最const intconst intBlockCount = 128; 盘块数const int DiskSize = BlockSize*BlockCount;磁盘大小const int BlockFcbCount =BlockSize/sizeof (FCB) ;/ 目录文件的最多 FCB 数int OpenFileCount

17、= 0;struct OPENLISTstruct OPENLIST用户文件翻开表int files; 当前翻开文件数FCB f OPEN_MAX; FCB 复制OPENLIST () files=0;for (int i=O;iOPEN_MAX;i+)fi. fatherBlockNum=-l;/ 为 分配翻开fi.type=GENERAL;/目录文件结构struct dirFile struct FCB fcbBlockFcbCount;void init(int _FatherBlockNum, intCurrentBlockNum, char *name)父块号，当前块号, 目录名st

18、rcpy (fcbOj. fname, name); /本身的FCB fcbOL fatherBlockNum=_FatherBlockNum;fcb0. currentBlockNum=_CurrentBlockNum;fcb 0. type=DIRECTORY; / 标记 目录 文件for(int i=l;iFAT1 2 =-2;0, 1, 2盘块号依次代表FAT1, FAT2,根目录区FAT2 0=FAT2 1FAT2 2=-2; /FAT 作备份roo七?近1 (2, 2, 6); 根目录区 memset(data, 0, sizeof(data);/ 数 据区 ）；全局变量FILE

19、*fp; 磁盘文件地址网络操作系统课程设计char * BaseAddr; 虚拟磁盘空间基地址 string currentPath=C:; 当前路径int current=2; 当前目录的盘块号 string cmd; 输入指令 struct DISK *osPoint; 磁盘操作系统指针 char command16; 文件名标识struct OPENLIST* openlist; 用户文件列表指 针函数声明int format ();int mkdir(char *sonfname);int rmdir(char *sonfname);int create(char *name);int

20、 listshowO ;int changePath(char *sonfname);int exit ();系统初始化 int format ()current = 2;currentPath=C: ”; 当前路径osPoint-format (); 翻开文件列表初始化 delete openlist;openlist二new OPENLIST;保存到磁盘上myf iles*/fp = fopen(FilePath, w+”);fwrite(BaseAddr, sizeof(char), DiskSize, fp); fclose (fp);printf(nn);return 1;创立子目录

21、int mkdir(char *sonfname)判断是否有重名寻找空白子目录项 寻找空白盘块号当前目录下增加该子目 录项分配子目录盘块,并且初始化 /修改fat表 int i, temp, iFAT;struct dirFile *dir; 当前目录的指 针 if (current=2)dir=&(osPoint-root);elsedir=(structdirFile*) (osPoint-data current-3);为了防止该目录下同名文件夹for (i = 1;ifcbi. type=DIRECTORY & strcmp (dir-fcb i. fname, sonfname) =

22、0 )(printf (该文件夹下已经有同名的 文件夹存在了!小)；return 0;查找空白fcb序号for (i=l;ifcb i. type=NULL) break;)if (i =B 1 ockF cbCoun t)(printf (该目录已满!请选择新的目录 下创立! n)；return 0;)temp=i;for(i = 3;i FATli = 0)break;if (i 二二 BlockCount)printf (磁盘已满! n);return 0;iFAT二i;接下来进行分配 osPoint-FATliFAT=osPoint-FAT2iFAT=2; 2表示分配给下级目录文件填写

23、该分派新的 盘块的参数strcpy(dir-fcbtemp. fname, sonfname);dir-fcbtemp. type=DIRECTORY;dir-fcbtemp. fatherB1ockNum=current; dir-fcbtemp. currentBlockNum=iFAT; / 初始化子目录文件盘块dir= (struct dirFile*)(osPoint-dataiFAT-3); 定位到子目录盘块号dir-init(current, iFAT, sonfname) ;/iFAT 是要分配的块号, 这里的current用来指要分配的块的父块号网络操作系统课程设计print

24、f (nn); return 1;删除当前目录下的文件夹 int rmdir(char *sonfname)int i, temp, j； 保证当前目录下有该文件, 并记录下该FCB下标struct dirFile *dir; 当前目录的指针if (current=2)dir=&(osPoint-root);elsedir=(structdirFile*) (osPoint-data current-3);for(i=l;ifcbiL type=DIRECTORY&strcmp(dir-fcbi. fname, sonfname)=0)break;temp=i;if (i=BlockFcbCo

25、unt)printf (当前目录下不存在该子目录! n)；return 0;j 二 dir-fcbtemp. currentBlockNum;struct dirFile *sonDir; 当前子目 录的指针sonDir= (struct dirFile *)(osPoint-dataj - 3);目录第一章课程设计目的和要求1课程设计目的 2课程设计要求2.1 课程设计思想原理课程题目2.2 提交课程设计报告第二章课程设计内容1文件治理系统结构 2文件系统采用索引文件结构磁盘模拟2.3 文件的逻辑结构目录结构24用户接口第三章详细设计1程序功能模块图 2实体关系图 3数据流 4数据结构设计1

26、1115程序流程图5.1建立文件目录(mkdr)程序流程115.2删除文件目录(rmdir)程序流程12第四章程序运行与测试131程序运行主界面132用mkdir dirname命令仓4立子目录133用1s命令显示当前目录下信息134用rmdirdirname命令删除子 目 录 .145用cd dirname命令改名当前目录 14网络操作系统课程设计for (i=l; ifcbi. type!=NULL)(printf (该文件夹为非空文件夹, 为保证平安,请清空后再删除! n)；return 0;删除子目录osPoint-FATlj = osPoint-FAT2j=0;/fat清空char

27、*p=osPoint-dataj-3; / 格式化 子目录memset (p, 0, BlockSize);dir-fcbtemp. chushihua();回收子目录占据目录项printf (nn);return 1;查询子目录 int listshowO int i,DirCount=0, FileCount=0;搜索当前目录struct dirFile *dir; 当前目录的指 针 if (current=2)dir=&(osPoint-root); elsedirFiledirFiledir=(struct*) (osPoint-data current-3);for (i=l;i f

28、cbi. type二二GENERAL) 查找普通文件FileCount+;文本文printf(%s件n”, dir-fcbi. fname);)if(dir-fcbi, type=DIRECTORY) 查找目录文件DirCount+;printf (,z%s文件夹.n”, dir-fcbi. fname); printf(z，n该目录下共有%d个文本文 件,d 个文件夹nn” , FileCount, DirCount);printf (nn);return 1;网络操作系统课程设计进入当前目录下的子目录 int changePath(char *sonfname)(struct dirFil

29、e *dir; 当前目录的指 针if (current=2)dir=&(osPoint-root); elsedir=(structdirFile*) (osPoint-data current-3);/*回到父目录*/if (strcmp (sonfname,)二二0)( if (current=2)( printfC你现已经在根目录下! n)；return 0;currentdir-fcbO. fatherBlockNum ;currentPath二网络操作系统课程设计currentPath. substr(0, currentPath. size()-strlen(dir-fcbO. f

30、name )-1); return 1;/*进入子目录*/ int i, temp; 保证当前目 录下有该目录，并且记录下它的FCB下标for(i = 1; i fcbi. type=DIRECTORY&strcmp(dir-fcbi. fname, sonfname)=0 ) temp=i;break;if（i二二BlockFcbCount）printf （不存在该目录! n）;return 0;网络操作系统课程设计修改当前文件信息 current=dir-fcb temp. currentBlockNum ; currentPath = currentPath+dir-fcb temp,

31、fname +“;printf(nn);return 1;退出系统int exit ()(将所有文件都关闭保存到磁盘上C:myfilesfp=fopen(FilePath, w+”);fwrite(BaseAddr, sizeof(char), DiskSize, fp);网络操作系统课程设计fclose (fp);释放内存上的虚拟磁盘free(osPoint);释放用户翻开文件表delete openlist;printf(nn);return 1;void main()printf Cz欢送进入文件系统模拟程序n)；printf(n);printf( 1 1 ，printf (目录治理n)

32、;网络操作系统课程设计printf( 录printf( 录printf( 目录下信息printf( 目录printf( 录printf( 录printf( 目录下信息printf( 目录mkdirn); rmdirn);Isn); cdn);dirnamedirnamedirnamedirname创立子目删除子目显示当前更改当前printf(n);printf( 1 . % J I Iopenlist=new OPENLIST; 创立用户文件打 开 表BaseAddr= (char *)malloc(DiskSize); 申 请 文件系统空间并初始化osPoint= (struct DISK

33、*) (BaseAddr);if(fp=fopen(FilePath, r) !=NULL)fread(BaseAddr, sizeof(char), DiskSize, fp); 加载文件第五章课程设计总结16附录1参考文献17附录11程序清单18elseformat。； 第一次使用需对文件系统进行初 始化printf(加载文件系统成功，可以进行操作 nn);while(l) coutcurrentPath;cincmd;if (cmd二=mkdir) cincommand;mkdir(command);)else if(cmd二=rmdir)cincommand;rmdir(command

34、);)else if(cmd=ls) listshowO ;网络操作系统课程设计else if (cmd=cd) cin command;changePath(command);else if (cmd=create) cincommand;create(command);else if (cmd=exit) exit ();break;else cout”无效指令，请重新输入:endl;第一章课程设计目的和要求1课程设计目的操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术,与其它计算机原理、编 译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切.本课程设计的目的综 合应用学生所

35、学知识,建立系统和完整的计算机系统概念,理解和稳固操作系统根本理论、 原理和方法,掌握操作系统开发的根本技能.通过模拟文件系统的实现,深入理解操作系统中文件系统的理论知识，加深对教材中 的重要算法的理解.同时通过编程实现这些算法，更好地掌握操作系统的原理及实现方法, 提升综合运用各专业课知识的水平.2课程设计要求课程设计思想原理阅读操作系统方面的书籍,了解操作系统的文件系统原理.结合分析课程设计要求，确 定实体以及它们之间的关系.实体关系有三张表（磁盘空间分配表、文件表、翻开文件表）、 一个模拟磁盘的空间、命令效劳和用户构成.用户负责输入命令.命令效劳实现命 令的解命令检查以及调用相关模块执行

36、相应的命令功能.磁盘空间分配表,采用链表结构,每个节点保存模拟磁盘的一个逻辑块的信息,包括块 的最大长度,文件占用长度，占用标志.如果占用标志为0,即该空间可分配给文件.初始化 磁盘空间分配表链表，首先把整个模拟磁盘作来一块,并置占用位为0.当有进程申 请磁盘 空间时,从头开始遍历,检查占用位,如果该块为可分配,那么检查块大小,假设块长度大于 或等于申请空间大小，那么把块的前一局部（等于申请大小）分配给文件,并置标志位为占 用.剩下的大小作来一个新块，作来一个新节点插入到原节点的后边,标志位为可 用.这样 就实现了模拟磁盘的线性分配.构造这些实体的关系图，数据流图、程序流程图来进行具体的设计.

37、2.1 课程题目要求设计一个文件系统目录模拟程序,通过该程序能够实现简单的目录治理操作: 创立多级目录 设计树型目录结构，能够从根目录开始创立树状的多级子目录. 删除子目录 实现删除当前目录下的子目录操作. 显示当前目录下信息能够实现显示当前目录下子目录及文件信息的操作. 更改当前目录 通过操作可以改变当前目录，返回上级目录或进入下级子目录. 在目录下创立文件 能够在目录下实现创立文件的操作.2.3提交课程设计报告在规定的时间完成课程设计各阶段的任务,最后提交详细的课程设计报告.第二章课程设计内容1文件治理系统结构 文件的逻辑结构 文件的物理结构 目录结构 磁盘分配回收 文件的保护 用户接口2文件系统采用索引文件结构2.1 磁盘模拟磁盘是断电后内容不丧失的，因此用文件模拟磁盘.要求模拟系统存在两块硬盘: 用一个文件FAT1模拟磁盘c 磁盘的每个盘块512字节,模拟磁盘共有128块. 磁盘中第0块存放专用块内容，第1、2块存放根目录,其余存放子目录和文件.2.2 文件的逻辑结构文件的逻辑结构采用流式结构；文件的内容均采用文本文件,系统中有两种文件：一种是存放任意字符的文件一种是可执行文件：可执行文件的内容就是系统内进程的程序体.2.3 目录结构目录结构采用树型目录结构.2.3.1 目录项内容（16个字节）：目录名、文件名：6个字节;